Disoluciones reguladoras de PH

DISOLUCIONES REGULADORAS DE PH:
1) CONCEPTOS GENERALES:
Una disolución reguladora (también llamada amortiguadora, tampón o "buffer") es una disolución capaz de mantener el pH casi constante cuando se le añaden cantidades moderadas de un ácido o de una base. Este fenómeno se debe al llamado “efecto del ion común”, dicho efecto es utilizado para disminuir la solubilidad de ciertos precipitadosy en este caso hace que cuando se le añada una sustancia, el pH no varía ya que el equilibrio se desplaza en el sentido en el que hace que la variación del pH sea mínima.
Una disolución reguladora debe contener una concentración de ácido suficiente para reaccionar con la base (OH-) que se añada y, también, una concentración de base apropiada para reaccionar con el ácido (H3O+) añadido.
Unadisolución reguladora se prepara mezclando dos solutos: o bien, un ácido débil (HA) y su base conjugada (A-); o bien, una base débil (B) y su ácido conjugado (HB+). También hay que tener en cuenta 3 parámetros que exponemos a continuación:
1) Intervalo regulador, intervalo de pH en el cual la disolución reguladora es eficaz, el cual dependerá de la constante de equilibrio del ácido o base empleado.La relación óptima de sal a ácido débil, o a base débil, para que la disolución reguladora presente la máxima resistencia a variaciones de pH y la máxima capacidad reguladora es 1:1.


2) Capacidad reguladora, determina la cantidad de ácido o base fuerte que se pueden añadir sin que se produzca una variación significativa de pH. La capacidad reguladora de una disolución está determinada porlas concentraciones de ácido débil, o base débil, y de la sal, no por su relación. Estas concentraciones deben ser del orden de 0,1 M a 1 M.


3) El comportamiento químico del sistema, que asegure que las reacciones no deseadas sean despreciables, ya que si se forman productos indeseados en una disolución tampón en la sangre puede producir la muerte, o en la industria se puede transformar enmuertes o pérdidas millonarias.
El ácido débil y su base conjugada participan del siguiente equilibrio:

HA
+
H2O

A-
+
H3O+


[ A-]·[H3O+]










ka=
—————











[HA]
La base débil y su ácido conjugado participan del siguiente equilibrio:
 
B
+
H2O

HB
+
OH-
 
 
[HB]·[OH-]









 
kb=
—————









 
 
[B]
 
Estehecho es de vital importancia, como veremos en la parte de las aplicaciones biológicas ya que con un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula se puede producir un paro en la actividad de las enzimas.
Son importantes en el laboratorio y en la industria, y también en la química de la vida. Tampones típicos son el par amoníaco-catión amonio, ácido acético-anión acetato, anióncarbonato-anión bicarbonato, ácido cítrico-anión citrato o alguno de los pares en la disociación del ácido fosfórico.
La ecuación que se utiliza habitualmente para el cálculo del pH en soluciones reguladoras es la de Henderson-Hasselbalch; de todas formas no se puede aplicar en todos los casos ya que para llegar a dicha expresión nos basamos en unas suposiciones que no siempre se cumplen por ejemplocuando las concentraciones del ácido y su base conjugada (o de la base y su ácido conjugado) son bajas. Para el cálculo del pH, se debe saber el pKa del ácido y la relación entre la concentración de sal y ácido, como se observa a continuación.





2) APLICACIONES INDUSTRIALES:

Como hemos visto las soluciones tampón son muy útiles para el mantenimiento del pH en sistemas biológicos, comopor ejemplo el cuerpo humano, pero sus propiedades van mucho más lejos y son ampliamente usadas en las industrias actuales.
En la Industria agrícola, las soluciones tampón se usan para la fertirrigación y la agricultura hidropónica (cultivar plantas usando soluciones minerales y no suelo agrícola). Todas las plantas tienen un intervalo de pH en que las raíces absorben nutrientes de forma...